4. 실측 데이터 분석
4.1.2 데이터 선정
접안속도 관련 실측데이터 이외에 수집한 날씨(바람) 데이터는 기상청(Korea Meteorological Administration)에 있는 해당 지역의 최대 풍속 기록을 참조하였 다. 선박의 접안 시 시간에 해당하는 풍속을 수집하여 분석하는 것이 정확하나, 실측데이터 수집 시 선박의 접안 시간은 기록되지 않아 해당 접안일의 최대 풍 속을 수집하였다.
Fig. 4.3 Weather(wind) data Source : Korea Meteorological Administration
Information Jetty No.
Vessel Name Date In & Out
DWT LOA Breath Extreme
Max Direction Max Fender Touch(cm/s)
North Fender Deflection South Fender Deflection
Max Angle Pilot (main) Pilot (Assist)
Draft(m) Cargo Operation
Tug
Table 4.3 DAS data information
본 연구에서 활용될 독립변수의 선정을 위해 DAS에서 제공되는 정보에서 PIANC WG33과 WG145에서 언급한 접안속도에 영향을 미치는 요소를 고려하여 데이터를 선별하였다(Table 4.4).
- Jetty No. : Jetty Number는 3개의 Jetty 중 선박이 접안한 선석을 나타낸 것으로 WG33의 Berth appearance와 WG145의 Closed/Open quay/jetty에 해 당한다. 따라서 접안속도에 영향을 미치는 요소로 독립변수로 선택하였다.
Category Factor (WG33)
Factor
(WG145) DAS & Weather data
Environ-ment
Prevailing physical boundary conditions
Current
Wind (Based on Korea Meteorological Administration) Effect
waves Effect wind Berth
appearance
Closed/Open
quay/jetty Jetty No.
Ease of
navigation -
-- Berthing
aids DAS
Vessel
Type of vessel
Vessel type
DWT,
STATE (IN & OUT) Size of
vessel Type of
cargo Windage
area of vessel
Human
Method of berthing
Berthing
manoeuvre MaxAngle
Use of tugs
Equipment / tugs
Pilot Human
factor
Human factor
Table 4.4 Selection of Variables
- STATE : DAS 데이터의 IN & OUT 항목을 바탕으로 선박의 Laden, Ballast 상태를 독립변수로 채택하였다. 이 변수는 DWT와 같이 PIANC의 Vessel Type에 해당하는 변수이며, 화물의 선적 유무를 나타낸다. Laden은 선박의 만재상태이며, Ballast는 경하상태이다.
- Pilot : DAS 데이터의 Pilot(main)과 Pilot(assist) 중 메인 도선사를 바탕으로 도선사의 급수를 독립변수로 지정하였다. 이는 PIANC의 Human 항목에 해 당하는 요인으로 도선사의 경험이 접안속도에 영향을 미친다는 가정하여 채택하였다. 1급도선사부터 4급도선사까지 4개의 변수로 선정하였다.
- DWT : PIANC의 Vessel Type에 해당하는 변수로서 선박의 재화중량톤수 를 독립변수로 설정하였다. 이는 접안속도 관련 기준과 선행연구에서도 접 안속도에 가장 영향을 미치는 요소에 해당한다.
- MaxAngle : 선박이 방충재(Fender)에 접안할 때의 접안각도를 나타낸 것 이다. PIANC의 Method of berthing, Berthing manoeuvre에 해당하는 변수 이다. 이 독립변수는 접안각도가 접안속도에 미치는 영향이 있는지를 가정 하여 채택하였다.
- Wind : 선박이 접안한 날짜를 바탕으로 기상청을 활용하여 해당 부두의 위치의 Wind 데이터를 참조하여 변수를 설정하였다. Weather 데이터 중 Current와 Wave에 해당하는 데이터는 참조하지 않았는데, 해당 부두의 위 치가 Current와 Wave의 영향이 덜하기 때문에 제외하였다. Wind 데이터는 해당 날짜에 해당하는 최대 풍속을 변수로 선정하였다. 이는 WG33과 WG145의 Weather 데이터에 해당한다.
- Berthing Velocity : 본 연구에서 분석하고자하는 종속변수이다. DAS는 선 수미 방향 2개 지점에서 측정을 하는데 선박이 방충재에 접촉하는 시점의 속도를 측정한다. 이때의 선수미 방향의 2개의 접안속도 중 최댓값을 최초 접촉한 접안속도라 가정하였다.
- Berthing Aids : 본 연구에서는 DAS를 이용하여 실측데이터 수집을 하였다.
이는 해당 탱커부두의 모든 선박이 접안 시 DAS를 통해 접안속도를 Monitoring하며 접안했음을 의미한다. 따라서 Berthing Aids를 분석을 위한 변수로 설정을 하지는 않았다.
Fig. 4.4 Selection of Variables in PIANC WG145
PIANC에서 언급한 접안속도에 영향을 미치는 요인 중 예인선(Tug)의 경우에
는 실측데이터 상 Tug name만 기입되어있어 변수설정에서 제외하였다. 따라서 PIANC WG33과 WG145의 접안속도 에 영항을 미치는 요인에 의거하여 선정한 독립변수는 Jetty No., STATE, Pilot, DWT, MaxAngle, Wind로 설정하였다(Fig.
4.4). 6개의 종속변수 중 Jetty No., STATE. Pilot은 항목이 정해져 있는 범주형 변수(Categorical Variables)이며, DWT, MaxAngle, Wind의 경우에는 숫자형 변 수, 즉 연속형 변수(Continuous Variables)이다.
독립변수 설정 시, STATE와 Pilot 변수 중 29개의 결측값이 존재하였다. 변수 의 결측값 처리를 위하여 몬테카를로 방법(Monte Carlo Method)를 이용하여 결 측값을 처리하였다. 몬테카를로 방법은 변수의 분포로부터 표본을 생성하고, 주 어진 표본의 경험적 분포로부터 해당 결측값의 근사치를 계산하는 방법을 말한 다. 카지노로 유명한 유럽의 한 도시이름에서 유래되었으며, 통계 물리학에서 처음으로 개발되었으나 현재는 통계학과 머신러닝 분야에서도 활발히 사용되고 있다(Kevin P. Murphy, 2016).
종속변수의 경우 데이터 분석을 위해 연속형 변수, 범주형 변수 2가지로 설 정하였다. 이는 각각의 변수 별 형태에 따른 분석이 필요하며, 머신러닝 기법 적용에는 이분화된 변수 설정이 필요하기 때문이다. 데이터를 수집한 부두의 규정에 따르면 접안속도 10cm/s까지를 위험 속도로 정하며, 그 이상의 접안속 도는 매우 위험한 접안속도로 정하고 있다(Table 4.5). 따라서 종속변수인 접안 속도 데이터를 10cm/s 이상과 10cm/s 미만의 범주형 변수로 설정하였다.
Approaching Speed
1) 5cm/sec or less : allowable speed 2) 6~10cm/sec : warning speed
3) Over 11~15cm/sec : critical (the master & pilot will be black-listed and held accountable if in case of fender damage)
Table 4.5 Terminal approaching Regulation
독립변수, 종속변수 설정 완료 후 분석을 실시하기 전, 데이터를 코딩 하였 다. 이는 분석이 용이하고 결과 해석을 간략하게하기 위함이다. 독립변수, 종속 변수의 상세사항과 변수별 코딩한 값을 정리하면 Table 4.6과 같다.
(N=206)
Variable Type Description Mean
Jetty No. Categorical (Nominal scale)
1 = Jetty 1 2 = Jetty 2 3 = Jetty 3
1.879
STATE Categorical
(Nominal scale) 1, if Ballast; 0, otherwise 0.597
Pilot Categorical (Ordinal scale)
1 = 1st Class 2 = 2nd Class 3 = 3rd Class 4 = 4th Class
1.359
DWT Continuous
(Interval scale) Deadweight tonnages 70088.762 MaxAngle Continuous
(Interval scale) Ship’s berting Angle (degrees) 7.519 Wind Continuous
(Interval scale) Max wind speed (m/s) 7.883
Berthing Velocity
Continuous
(Interval scale) Max ship’s Berthing Velocity (cm/s) 7.858 Categorical
(Nominal scale) 1, if Under10; 0, otherwise 0.242 Table 4.6 Variables and descriptions